郑翔玉 陈晓磊 黄雁群 蔡宏图

(1.陆军军官学院 合肥 230031)(2.海军蚌埠士官学校 蚌埠 233012)



两栖装甲车辆战场生存能力评估模型研究*

郑翔玉1陈晓磊1黄雁群2蔡宏图1

(1.陆军军官学院 合肥 230031)(2.海军蚌埠士官学校 蚌埠 233012)

阐述了两栖装甲车辆生存能力的概念,分析了进行两栖装甲车辆生存能力评估的重要意义,建立了两栖装甲车辆生存能力评估指标体系。结合模糊综合评判和层次分析法,提出了一种基于模糊层次分析法的两栖装甲车辆生存能力评估模型,由指标归一化模型、指标体系权重确定模型和多级模糊评估模型三部分组成。结合实例计算验证,该模型能够针对两栖装甲车辆生存能力评估指标复杂而模糊的特点,用定性和定量相结合的方法,得出了客观的评价结果。

两栖装甲车; 生存能力评估; 模糊层次分析法

Class Number TP391.9

1 引言

武器系统生存能力的研究是随着武器装备的发展和相应的作战使用的需求而发展的,无论对武器装备的研制还是作战使用都必须高度重视生存能力的研究(包括提高生存能力的硬件措施研究和作战使用的软件研究),其中一项最基本的工作就是对武器系统或作战系统进行生存能力评估[1]。两栖装甲车辆的生存能力是指两栖装甲车辆在对抗过程中保持战术技术性能不遭受重大损失,能连续、有效地执行规定任务的一种能力。现代战场环境的复杂化对两栖装甲车辆的战场生存能力提出了更高的要求。

目前,从国内外公开发表的文献来看,有关装甲装备生存能力评估的研究较少,主要集中在毁伤评估和易损性评估上,不能反应整个战场的态势和装甲装备除防护性能之外的其他效能。本文结合战场环境以及战术运用,采用模糊层次分析法构建两栖装甲车辆的战场生存能力评估模型,为装备的论证、设计和改进提供可靠的决策依据。

2 两栖装甲车辆生存能力评估指标体系层次结构

两栖作战是军队对据守海岛、海岸之敌的渡海进攻行动,目的是夺取敌占岛屿、海岸等重要目标,或在敌岸建立进攻出发地域,为尔后的作战行动创造条件。现代条件下的登陆作战是陆、海、空三军协同作战最复杂、最困难的作战类型。主要特点是:作战行动受海区自然条件影响大;强渡海区,敌前登陆,背水攻击;战况变化急剧,指挥协同复杂,后勤保障困难。登陆作战通常要有先期作战,包括夺取制空权、制海权等,进行预先火力准备和预先扫雷破障等作战行动。两栖机械化部队主要用于两栖作战中的登陆阶段[2]。

一般地,装甲装备的生存能力主要取决于装甲装备的敏感性PH及易损性Pk/H,评价其生存能力可使用生存概率进行分析[3]。但由于生存概率计算涉及敌人的威胁活动概率,装甲装备被敌探测、识别及跟踪的概率,敌火力开火,威胁飞行物的飞行和弹头的撞击及爆炸的概率和敌兵器击中的概率,而这些概率往往在分析过程中难以量化,所以也就难以客观地进行评价。装甲装备的敏感性和易损性又可表现为车辆自身效能、战场环境因素、战场保障能力等各个方面。因此,可以采用由上述三个指标构成的评价体系来评价两栖装甲车辆的机动生存能力,如图1所示。

图1 两栖装甲车辆生存能力评估指标体系层次结构图

3 两栖装甲车辆生成能力评估模型

两栖装甲车辆生存能力指标相对模糊性、多层次性和复杂性的特点决定了采用常用的评估方法很难取得良好的评估效果[4]。本文综合集成模糊理论和层次分析法,设计了基于模糊层次分析法的评估模型来实现两栖装甲车辆生存能力的评估。层次分析法采用定性和定量相结合的方法处理各指标因素的特点,具有系统、灵活、简洁的特点。模糊方法采用模糊集对指标进行分析以弥补层次分析的不足。对于两栖装甲车辆生存能力评估的模糊层次粉刺模型由归一化模型、指标体系确定模型和多级模糊评估模型三部分组成

3.1 指标归一化模型

对于两栖装甲车辆生存能力的评估,概念相当模糊,难以用较为准确的语言进行描述。在此,评语由高到低组成的评语集为

V={强、较强、一般、弱}

对评语集进行量化,给出评分准则,当V≥0.9时,两栖装甲车辆的生存能力判定为强;当0.7≤V<0.9时,判定为较强;当0.6≤V<0.7时,判定为一般;当0

3.2 指标体系权重确定模型

由于各指标因素对两栖装甲车辆生存能力的影响程度不同,为体现着这种差异,就需要对各指标赋予相应的权值。权值采用层次分析法与专家调查法相结合的方法确定。为克服由一位专家确定目标权重时带有的主观性问题,这里采用专家调查法,让多位专家同时确定两辆指标间的相对重要程度,指标间的相对重要程度用1～9标度法表示。

表1 判断矩阵中各元素的确定

通过专家调查,由各位专家通过各准则层下的指标之间的重要性两两比较,可以构造出指标层相对于准则层的模糊判断矩阵A,计算各指标权重的步骤是:

1) 计算判断矩阵每一行元素的乘积

(1)

2) 计算Mi的n次方根

(2)

(3)

则ϖ=(ϖ1,ϖ2,…,ϖn)T为所求权重向量(特征向量)

4) 计算最大特征根λmax

(4)

5) 一致性检验

人们对复杂事物的各因素,采取两两比较时,不可能做到判断的完全一致性,存在估计误差,这必然导致特征值及特征向量有偏差,因此需要对其进行一致性检验[6]。

表2 平均随机性一致性指标

当CR(n)<0.1时,可认为判断矩阵具有满意的一致性,则ϖ=(ϖ1,ϖ2,…,ϖn)T为各验收评估指标权重值。否则,应重新调整判断矩阵中的元素,直到具有满意的一致性为止。

3.3 多级综合评估模型

下面以B级指标综合评判为例介绍

设指标ci隶属于评分等级第k级评语的隶属度为rijk,则Bj的评判矩阵为

(5)

若指标ci为定量指标,根据ci的指标类型,应用定量指标的规范方法进行处理。假如,对ci进行处理后得到的标准值ui=4.5,对照表3,则rij1=1,rijk(1

表3 评估指标的评分等级标准

若ci为定性指标,则由专家法:

因此,对于指标Bj的综合评价为:

A级指标和总目标的综合评判与B级指标的评判方法类似,这里不再赘述。

4 两栖装甲车辆生存能力评估实例分析

根据本文提出的指标体系和模型,对某型号两栖装甲车辆生存能力进行评估检验。

4.1 计算影响生存能力的指标权重

利用层次分析法,向专家咨询确定各层指标因素权重。通过分析得到了各层指标体系的权重系数:

Wa=(0.494,0.401,0.105);

Wb1=(0.463,0.201,0.125,0.211);

Wb2=(0.324,0.361,0.315);

Wb3=(0.278,0.427,0.295);

Wc1=(0.456,0.494,0.050);

Wc2=(0.454,0.339,0.207);

Wc3=(0.332,0.351,0.317);

Wc4=(0.313,0.294,0.225,0.268);

Wc5=(0.547,0.453);

Wc6=(0.203,0.211,0.206,0.194,0.186);

Wc7=(0.347,0.353,0.320)。

判断性矩阵均经过了一致性检验。

4.2 确定模糊评判矩阵

共选取10位专家,以两栖登陆作战环境下的某两栖装甲车辆为例,确定C级指标向量建立灰色评估矩阵。

4.3 生存能力综合评估

1)B级指标评估

B1=Wc1Rc1=(0.034,0.419,0.476,0.071);…;

B7=Wc7Rc7=(0,0.364,0.499,0.157);

B8=(0.056,0.581,0.371,0);…;

B10=(0.063,0.586,0.211,0.141)。

对于指标bi的综合评分结果如下:b1=2.216,…,b7=2.248,b8=2.706,…,b10=2.571。

2)A级指标评估

A1=Wb1Rb1=(0.103,0.475,0.355,0.067);

A2=Wb2Rb2=(0.089,0.427,0.361,0.124);

A3=Wb3Rb3=(0.034,0.593,0.331,0.041)。

对于指标ai的综合评分结果如下:a1=2.614,a2=2.483,a3=2.612。

3) 总体评估

Q=WaRa=(0.104,0.486,0.375,0.035),得出两栖装甲车辆的生存能力总评分为:V=2.67,可得出该两栖装甲车辆生存能力的评估结果为“一般”。

5 结语

在两栖装甲车辆的作战运用中证明,进行生存能力的研究是非常必要的。但同时也说明,过高的生存能力要求也是不适宜的,过高的生存能力不但会使装备的成本大大增加,而且还会降低武器装备的作战效能。从两栖装甲车辆生存能力模型分析结果可以看出,要提高两栖装甲车辆的生存能力,增强其机动能力和火力是最重要的。

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Survivability Evaluation Models of Amphibious Armored Vehicles

ZHENG Xiangyu1CHEN Xiaolei1HUANG Yanqun2CAI Hongtu1

(1. Army Office Academy, Hefei 230031)(2. Bengbu Naval Petty Officer Academy, Bengbu 233012)

This paper makes an exposition of the conception about the survivability evaluation of amphibious armored equipment, and analyzes the significance of survivability evaluatiion. And then the survivability evaluation index system is established. According to fuzzy comprehensive evaluation and analysis hierarchy process, survivability evaluatiion model is built based on fuzzy analytical hierarchy process, which is composed of index normalized model, weights of indexes confirmed model, and multi-level fuzzy evaluation model. Moreover, case study is implemented to verify the validity of model with the combination of qualitative and quantitative methods.

amphibious armored vehicle, survivability evaluation, fuzzy analytical hierarchy process

2015年4月3日,

2015年5月29日

学院科研学术基金(编号:2014XYJJ-081)资助。

郑翔玉,男,硕士,讲师,研究方向:装甲装备运用。陈晓磊,男,硕士,讲师,研究方向:车辆新材料。黄雁群,男,助教,研究方向:两栖装备运用。蔡宏图,男,硕士,讲师,研究方向:炮兵军事指挥。

TP391.9

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.10.023